《自然?物理》刊登邱春印聲子晶體研究成果

2019-03-09 | 【原文鏈接】
《自然?物理》刊登邱春印聲子晶體研究成果

發布時間:2019-03-05 21:16 作者: 來源:物理科學與技術學院 訪問次數:

新聞網訊(通訊員張一飛)3月4日,Nature Physics(《自然·物理》)在線發表了物理科學與技術學院邱春印教授的最新研究成果。論文題為Acoustic Landau quantization and quantum-Hall-like edge states(《聲朗道量子化和類量子霍爾邊界態》)。

武漢大學為論文第一署名單位,物理科學與技術學院碩士生溫辛花為第一作者,邱春印為通訊作者,美國UT Dallas大學的張帆博士參與合作。該研究受國家科技部973項目、國家自然科學基金委項目等基金資助。

眾所周知,在強磁場作用下,電子可呈現大量有趣的輸運效應。2010年A.K.Geim等指出,對石墨烯施加恰當的應力場可誘發有效規范場、使電子發生類似于磁場中的動力學行為,這為力學操控量子輸運及探索強場物理開啟了新的大門。

最近,邱春印等人在聲子晶體中構造、實現了巨大的空間均勻贗磁場。受益于聲學宏觀平臺的可控性,他們直接觀察到了相對論性聲朗道量子化現象和零能級子晶格極化效應,進而展示了聲學贗磁場誘導的邊界態——后者尚未在石墨烯等其它二維體系中捕捉到。這些研究結果為人工均勻贗磁場體系構建了一個完整的框架,也為操控聲波提供了新手段(注:不像電子,聲波自身對磁場的響應幾乎可忽略)。

(a)聲贗磁場的構建,(b)聲朗道能級,(c)邊緣態的實驗檢測

和石墨烯體系產生贗磁場的三軸拉伸機制不同,當前工作提出了一種更為簡便的單軸形變方案,從而避免產生晶格畸變,有利于在大面積范圍實現均勻贗磁場。如圖(a)所示,樣品為橢圓散射體構成的三角晶格聲子晶體,在豎直方向引入線性梯度變化的橢圓形狀因子,即可產生均勻的聲贗磁場。通過3D打印實際樣品,對以上現象進行了實驗驗證,見圖(b)和(c)。所有實驗結果和理論預測、數值計算高度吻合。

該研究的意義在于:提供了一種極其簡單的聲贗磁場構建方案,可推廣到其它經典波體系;觀察到了相對論性聲朗道量子化,其高態密度可為增強聲輻射提供新機制;探測到了均勻贗磁場誘導的邊界態,充分體現了聲學體系的特色和優點。

近年來,邱春印在聲子晶體拓撲物性研究方面取得重要進展,以通訊作者身份在頂級期刊上發表研究論文多篇,包括:Nature(2018)、Nature Physics(2017;2019)、Phys. Rev. Lett.(2016;2018)。2019年,入選第四批國家“萬人計劃”青年拔尖人才項目。

原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41567-019-0446-3

(編輯:陳麗霞)

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